Физик Джованни Баронтини из Бирмингемского университета (Великобритания) провел эксперимент с ультрахолодными атомами рубидия и получил доказательства того, что время может возникать как иллюзия из квантовых взаимодействий.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Physical Review Research.
Ученый создал игрушечную модель вселенной, разделив около 20 тысяч атомов рубидия на два сектора: светлый и темный (по аналогии с темной материей).
Эта модель была по сути вневременной и неизменной до тех пор, пока лазеры не заставили сектора обмениваться атомами и взаимодействовать на квантовом уровне.
Как появилось внутреннее время в игрушечной вселенной
Механизм возникновения времени
Взаимодействие между двумя секторами изменило энтропию, то есть меру беспорядка, в созданной системе.
В нашей Вселенной время течет в направлении увеличения энтропии, поэтому Баронтини смог определить внутреннее время для своей игрушечной модели.
Затем он использовал это внутреннее время в уравнении Шрёдингера, которое описывает эволюцию квантовых систем, чтобы рассчитать квантовые состояния атомов.
Расчеты совпали с реальными экспериментальными данными.
История вопроса и прогресс
Идея о том, что время возникает из квантовых корреляций, а не является фундаментальной данностью, была впервые выдвинута физиком Невиллом Моттом еще в 1930 годах.
В 2013 году Марко Дженовезе из Национального метрологического института Италии с коллегами представил первое экспериментальное доказательство этой идеи на запутанных частицах света.
Новая работа Баронтини демонстрирует значительный прогресс, поскольку вселенная холодных атомов оказалась сложнее, чем вселенная на основе света.
Ученый впервые смог заставить уравнение Шрёдингера работать с внутренним временем системы.
Связь с квантовой гравитацией и мнение экспертов
Отношение к теории всего
Клаус Кифер из Кёльнского университета (Германия) отмечает, что этот эксперимент связан с проблемой объединения гравитации и квантовой теории.
Некоторые физики предполагают, что полная теория квантовой гравитации будет характеризоваться отсутствием времени на самом фундаментальном уровне.
Новый эксперимент имитирует такую ситуацию, хотя есть и различия: атомы в игрушечной вселенной не взаимодействуют так сложно, как ожидается в реальном космосе.
Критика и перспективы
Карло Ровелли из Университета Экс Марселя (Франция) утверждает, что подобные эксперименты не могут открыть принципиально новое о времени, поскольку они построены на уже известной физике.
Однако такие имитации могут дать вдохновение для подхода к неизвестным проблемам, например, к квантовой гравитации.
Сам Баронтини признает, что его работа является экспериментальным подтверждением давних идей, но не доказывает, что время работает так же во всех масштабах.
Он хочет продолжить исследования ультрахолодной мини вселенной, создавая лазерные области, подобные притяжению черной дыры.
